(57)【要約】  メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法が提供される。方法は、駆動回路に駆動信号を供給するために駆動増幅器を使用し、駆動回路は振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む。方法は、駆動回路の第１の温度での駆動信号の第１の最大振幅を測定し、駆動回路の第２の温度での駆動信号の第２の最大振幅を測定する。方法は、第１の温度での第１の最大振幅および第２の温度での第２の最大振幅に基づいて駆動回路についての最大振幅対温度の関係を決定もする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法であって、
駆動信号を駆動回路に供給するために駆動増幅器を使用することであって、前記駆動回路は振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む、使用することと、
前記駆動回路の第１の温度での前記駆動信号の第１の最大振幅を測定することと、
前記駆動回路の第２の温度での前記駆動信号の第２の最大振幅を測定することと、
前記第１の温度での前記第１の最大振幅および前記第２の温度での前記第２の最大振幅に基づいて、前記駆動回路についての最大振幅対温度の関係を決定することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記駆動信号は、共振駆動信号と１つまたは複数のテストトーンとを含み、前記１つまたは複数のテストトーンは前記共振駆動信号の周波数とは異なる周波数にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の最大振幅は、前記１つまたは複数のテストトーンの振幅であり、前記第２の最大振幅は前記１つまたは複数のテストトーンの前記振幅である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の温度での前記駆動信号の前記第１の最大振幅を測定することは、前記第１の温度での前記駆動信号の振幅を、前記駆動信号の前記振幅がクリッピングされるまで増加させることと、前記駆動信号の前記振幅がクリッピングされる前記振幅よりも小さい振幅を測定することとを含み、および
前記第２の温度で前記駆動信号の前記第２の最大振幅を測定することは、前記第２の温度での前記駆動信号の前記振幅を前記振幅がクリッピングされるまで増加させることと、前記駆動信号の前記振幅がクリッピングされる前記振幅より小さい前記駆動信号の前記振幅を測定することと、を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の温度での前記第１の最大振幅および前記第２の温度での前記第２の最大振幅に基づいて前記駆動回路についての前記最大振幅対温度の関係を決定することは、前記第１の温度での前記第１の最大振幅および前記第２の温度での前記第２の最大振幅に基づいて線形補間を実行することを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の最大振幅および前記第２の最大振幅のうちの少なくとも１つは、前記駆動信号内のテストトーンの最大振幅を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法であって、
駆動増幅器から駆動信号を受信するように構成された駆動回路の抵抗値対温度の関係を決定することであって、前記駆動回路は、振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む、決定することと、
前記駆動増幅器の最大出力を決定することと、
前記抵抗値対温度の関係および前記駆動増幅器の前記最大出力に基づいて前記駆動信号の最大振幅を決定することと、
を含む、方法。
【請求項８】
前記抵抗値対温度の関係および前記駆動増幅器の前記最大出力に基づいて前記駆動信号の前記最大振幅を決定することは、前記抵抗値対温度の関係および前記駆動増幅器の前記最大出力に基づいて最大振幅対温度の関係を決定することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記駆動増幅器から前記駆動信号を受信するように構成された前記駆動回路の前記抵抗値対温度の関係を決定することは、駆動抵抗器、駆動メカニズム、および前記駆動増幅器と前記駆動メカニズムとの間のリード線、のうちの少なくとも１つの抵抗値を決定することを含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記抵抗値対温度の関係および前記駆動増幅器の前記最大出力に基づいて前記駆動信号の前記最大振幅を決定することは、前記駆動回路の温度を測定することと、前記測定された温度および前記抵抗値対温度の関係に基づいて前記駆動回路の抵抗値を決定することと、前記測定された温度での前記駆動回路の前記決定された抵抗値に基づいて前記駆動信号の前記最大振幅を計算することと、を含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記抵抗値対温度の関係は、前記駆動回路の温度と前記駆動回路の抵抗値との間の線形関係を含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記駆動信号の前記最大振幅は、前記駆動信号内のテストトーンの最大振幅を含む、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法であって、
駆動増幅器から駆動信号を受信するように構成された駆動回路の温度を測定することであって、前記駆動回路は、振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む、測定することと、
最大振幅対温度の関係を得ることと、
前記駆動回路の前記測定された温度および前記最大振幅対温度の関係に基づいて最大振幅を決定することと、駆動振幅によって供給される前記駆動信号の最大振幅を、前記決定された最大振幅に設定することと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記最大振幅対温度の関係を得ることは、第１の温度での前記駆動信号の第１の最大振幅および第２の温度での前記駆動信号の第２の最大振幅に基づいて前記駆動回路についての最大振幅対温度の関係を決定することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記駆動回路の前記測定された温度、および前記最大振幅対温度の関係に基づいて前記最大振幅を決定することは、前記測定された温度での前記駆動回路の抵抗値を決定することと、前記測定された温度での前記駆動回路の前記決定された抵抗値に基づいて前記最大振幅を決定することと、を含む、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記駆動回路の前記測定された温度、および前記最大振幅対温度の関係に基づいて前記最大振幅を決定することは、前記駆動信号内の少なくとも１つのテストトーンの最大振幅を決定することを含む、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記駆動信号の前記最大振幅を設定することは、前記駆動信号内のテストトーンの最大振幅を設定することを含む、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記駆動信号の前記最大振幅を設定することは、前記駆動信号を前記駆動メカニズムに供給するメータ電子機器内のプロセッサおよびメモリのうちの少なくとも１つに値を書き込むことを含む、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下に説明する実施形態は、メータ検証に関し、より詳細には、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償を実行することに関する。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ流量計や濃度計などの振動式メータ、および振動式メータの一部であるメータアセンブリは、通常、適切な機能および測定精度を確保するために検証される。温度変動などの環境要因が、振動式メータおよび検証方法の精度に影響を与え得る。例えば、振動式メータ内の共振周波数に影響し得る１つの要因は、管の剛性であり、それは、構造上の完全性および負荷に対する耐性の尺度である。例えば温度変動により剛性が変化するとき、フロー検証要因も変化し、したがって、測定値が変更され得る。
【０００３】
振動式メータの内部に含まれるメータアセンブリは、通常は、流動しているかまたはしていない場合がある物質を含む振動導管の動きを検出することによって動作する。質量流量、密度などの、導管内の物質に関連する特性は、導管に関連するピックオフから受信されたピックオフ信号によって判断することができる。ピックオフ信号は通常、メータアセンブリと通信するメータ電子機器（通常は送信機とも称される）によって受信される。振動式メータアセンブリの振動モードは、一般に、導管およびその中に含まれる物質の、質量、剛性、および減衰特性の組合せによって影響される。
【０００４】
通常の振動式メータは、パイプラインまたは他の輸送システム内で直列に接続され、流体、スラリ、エマルションなどの物質をメータアセンブリ内で搬送する１つまたは複数の導管を含む。各導管は、例えば単純屈曲モード、ねじりモード、半径方向モード、および結合モードを含む一組の固有振動モードを有すると見なし得る。通常のコリオリ質量流量測定アプリケーションでは、物質が導管を通って流れるときに導管は１つまたは複数の振動モードで励起され、導管の動きは導管に沿って間隔を置いた点で測定される。励起は、通常は、導管を周期的に摂動させる、駆動コイルと磁石とから構成されるボイスコイル型アクチュエータなどの駆動メカニズムによって提供される。
【０００５】
駆動コイルおよび磁石は導管間に配置され得、共振周波数で導管を駆動し得る。振動式メータ電子機器のトランスミッタ内のフィードバック制御システムは、特定の振幅で共振を維持するために正弦波電流を駆動コイルに印加し得る。２つのピックオフコイルと磁石とが共振周波数に応じて電圧を生じる。ピックオフは、振幅を制御するためのフィードバック信号を供給するために使用される。メータ電子機器は、密度測定で使用される振動の周波数を判断するためにピックオフ応答を、および質量流量を判断するために必要な２つのピックオフ正弦波間の時間遅延または位相差を、使用するデジタル・シグナル・プロセッサを含み得る。振動式メータは、単相流について高い精度を提供する。ただし、振動式メータは、所望の精度を確保するために適切に設置および検証されなければならない。
【０００６】
メータ検証の１つの手段は、振動式メータ内の導管の剛性を測定することである。メータ検証は通常、導管の剛性を測定すること、および測定された剛性をベースライン剛性と比較することを含む。ベースライン剛性は通常、工場で測定される。振動式メータの剛性が工場のベースラインに等しい場合、振動式メータはその測定精度仕様を満たすことができていると実証される。したがって、こうしたメータ検証は、振動式メータの精度および構造的完全性を確認するのに役立つ。
【０００７】
メータ検証は、導管の駆動周波数の１つまたは複数のテストトーンをどちらか一方側に発生させて注入することによって実行し得る。テストトーンは信号発生器によって発生され得る。発生されたテストトーンはメータ電子機器内の駆動増幅器によって増幅され得る。これらのテストトーンはピックオフでオフ共振応答を励起する。メータ電子機器はテストトーン、およびピックオフからの応答を測定する。ピックオフの応答を測定し、対応する周波数応答関数を生成することによって、導管の剛性を推定することができる。
【０００８】
室温より高い温度でメータ検証が行われるとき、駆動コイル内部の抵抗値が増加する。この抵抗値の増加は、所望の応答振幅を誘導するのに必要な電力の増加を引き起こす。この増加により、電力が駆動増幅器の最大出力を超え得る。最大出力を超える電力は駆動電圧を飽和させ、増幅器を過駆動し、それによって駆動増幅器に電圧波形をクリッピングさせる。こうした信号クリッピングは、剛性推定値に大量の雑音をもたらす。これにより剛性推定値に誤差および偏りを生じさせ、剛性の不確実性を増加させる。したがって、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償の必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法が提供される。一実施形態によれば、方法は、駆動信号を駆動回路に供給するために駆動増幅器を使用することであって、駆動回路は振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む、使用することと、駆動回路の第１の温度での駆動信号の第１の最大振幅を測定することと、駆動回路の第２の温度での駆動信号の第２の最大振幅を測定することと、第１の温度での第１の最大振幅および第２の温度での第２の最大振幅に基づいて、駆動回路についての最大振幅対温度の関係を決定することと、を含む。
【００１０】
メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法が提供される。一実施形態によれば、方法は、駆動増幅器から駆動信号を受信するように構成された駆動回路の抵抗値対温度の関係を決定することであって、駆動回路は、振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む、決定することと、駆動増幅器の最大出力を決定することと、抵抗値対温度の関係および駆動増幅器の最大出力に基づいて駆動信号の最大振幅を決定することと、を含む。
【００１１】
メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法が提供される。一実施形態によれば、方法は、駆動増幅器から駆動信号を受信するように構成された駆動回路の温度を測定することであって、駆動回路は、振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む、測定することと、最大振幅対温度の関係を得ることと、駆動回路の測定された温度および最大振幅対温度の関係に基づいて最大振幅を決定することと、駆動振幅によって供給される駆動信号の最大振幅を、決定された最大振幅に設定することと、を含む。
【００１２】
発明の態様
一態様によれば、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法は、駆動信号を駆動回路に供給するために駆動増幅器を使用することであって、駆動回路は、振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む、使用することを含む。方法は、駆動回路の第１の温度での駆動信号の第１の最大振幅を測定することと、駆動回路の第２の温度での駆動信号の第２の最大振幅を測定することと、第１の温度での第１の最大振幅および第２の温度での第２の最大振幅に基づいて、駆動回路についての最大振幅対温度の関係を決定することと、も含む。
【００１３】
好ましくは、駆動信号は、共振駆動信号と１つまたは複数のテストトーンとを含み、１つまたは複数のテストトーンは共振駆動信号の周波数とは異なる周波数にある。
好ましくは、第１の最大振幅は、１つまたは複数のテストトーンの振幅であり、第２の最大振幅は１つまたは複数のテストトーンの振幅である。
【００１４】
好ましくは、第１の温度での駆動信号の第１の最大振幅を測定することは、第１の温度での駆動信号の振幅を、駆動信号の振幅がクリッピングされるまで増加させることと、駆動信号の振幅がクリッピングされる振幅よりも小さい振幅を測定することとを含み、および第２の温度で駆動信号の第２の最大振幅を測定することは、第２の温度での駆動信号の振幅を振幅がクリッピングされるまで増加させることと、駆動信号の振幅がクリッピングされる振幅より小さい駆動信号の振幅を測定することとを含む。
好ましくは、第１の温度での第１の最大振幅および第２の温度での第２の最大振幅に基づいて駆動回路についての最大振幅対温度の関係を決定することは、第１の温度での第１の最大振幅および第２の温度での第２の最大振幅に基づいて線形補間を実行することを含む。
好ましくは、第１の最大振幅および第２の最大振幅のうちの少なくとも１つが、駆動信号内のテストトーンの最大振幅を含む。
【００１５】
一態様によれば、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法は、駆動増幅器から駆動信号を受信するように構成された駆動回路の抵抗値対温度の関係を決定することであって、駆動回路は、振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む、決定することと、駆動増幅器の最大出力を決定することと、抵抗値対温度の関係および駆動増幅器の最大出力に基づいて駆動信号の最大振幅を決定することと、を含む。
【００１６】
好ましくは、抵抗値対温度の関係および駆動増幅器の最大出力に基づいて駆動信号の最大振幅を決定することは、抵抗値対温度の関係および駆動増幅器の最大出力に基づいて最大振幅対温度の関係を決定することを含む。
好ましくは、駆動増幅器から駆動信号を受信するように構成された駆動回路の抵抗値対温度の関係を決定することは、駆動抵抗器、駆動メカニズム、および駆動増幅器と駆動メカニズムとの間のリード線、のうちの少なくとも１つの抵抗値を決定することを含む。
【００１７】
好ましくは、抵抗値対温度の関係および駆動増幅器の最大出力に基づいて駆動信号の最大振幅を決定することは、駆動回路の温度を測定することと、測定された温度および抵抗値対温度の関係に基づいて駆動回路の抵抗値を決定することと、測定された温度での駆動回路の決定された抵抗値に基づいて駆動信号の最大振幅を計算することと、を含む。
好ましくは、抵抗値対温度の関係は、駆動回路の温度と駆動回路の抵抗値との間の線形関係を含む。
好ましくは、駆動信号の最大振幅は、駆動信号内のテストトーンの最大振幅を含む。
【００１８】
一態様によれば、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法は、駆動増幅器から駆動信号を受信するように構成された駆動回路の温度を測定することであって、駆動回路は、振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む、測定することと、最大振幅対温度の関係を得ることと、駆動回路の測定された温度および最大振幅対温度の関係に基づいて最大振幅を決定することと、駆動振幅によって供給される駆動信号の最大振幅を、決定された最大振幅に設定することと、を含む。
【００１９】
好ましくは、最大振幅対温度の関係を得ることは、第１の温度での駆動信号の第１の最大振幅および第２の温度での駆動信号の第２の最大振幅に基づいて駆動回路についての最大振幅対温度の関係を決定することを含む。
好ましくは、駆動回路の測定された温度、および最大振幅対温度の関係に基づいて最大振幅を決定することは、測定された温度での駆動回路の抵抗値を決定することと、測定された温度での駆動回路の決定された抵抗値に基づいて最大振幅を決定することと、を含む。
【００２０】
好ましくは、駆動回路の測定された温度、および最大振幅対温度の関係に基づいて最大振幅を決定することは、駆動信号内の少なくとも１つのテストトーンの最大振幅を決定することを含む。
好ましくは、駆動信号の最大振幅を設定することは、駆動信号内のテストトーンの最大振幅を設定することを含む。
好ましくは、駆動信号の最大振幅を設定することは、駆動信号を駆動メカニズムに供給するメータ電子機器内のプロセッサおよびメモリのうちの少なくとも１つに値を書き込むことを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
すべての図面において同じ符号は同じ要素を表す。図面は必ずしも縮尺どおりではないことが理解されるべきである。
【図１】メータ検証中のトーンスタッキングを示す波形を有するグラフ１００を示す。
【図２】剛性の不確実性を温度と比較するための環境試験からの試験データのグラフ２００を示す。
【図３】最適化されていないトーンレベルに起因する信号クリッピングの一例を示すグラフ３００を示す。
【図４】２０°Ｃから１８０°Ｃの間の、振動式メータ用の駆動回路の測定された抵抗値の線形性を示すチャート４００を提示する。
【図５】メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法５００を示す。
【図６】メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法６００を示す。
【図７】メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法７００を示す。
【図８】振動式センサシステム８００のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１乃至図８および以下の説明は、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための最良の実施形態をどのように作成し使用するかを当業者に教示するための具体例を示す。発明の原理を教示する目的で、いくつかの従来の態様は簡略化または省略されている。当業者は、本明細書の範囲内に入る、これらの例からの変型を理解するであろう。当業者は、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償の複数の変型を形成するために、以下に説明される特徴をさまざまな方法で組み合わせることができることを理解するであろう。その結果、以下に説明される実施形態は、以下に説明される具体的な例に限定されず、特許請求の範囲およびそれらの等価物によってのみ限定される。
【００２３】
図１は、メータ検証中のトーンスタッキングを示す波形を有するグラフ１００を示している。図１に示すように、グラフ１００は、トーンスタッキングのプロセスが実行された後に結果として生じる駆動信号波形１０３を示している。横軸１０１はミリ秒単位で時間を表す。時間は、秒、分、時間、またはその他の単位の任意の部分でも表され得る。縦軸１０２は電圧を表す。駆動信号波形１０３の電圧は、駆動信号波形１０３の頂点１０４で発生する最大振幅１０６と、駆動信号波形１０３の谷１０５で発生する最小振幅１０７との間で変動する。駆動信号波形１０３の振幅におけるこれらの変動はトーンスタッキングに起因する。
【００２４】
テストトーンが共振駆動信号に注入されると、トーンスタッキングが発生する。注入されたテストトーンに起因して、テストトーンと共振駆動信号との間に強め合う干渉と弱め合う干渉とが生じる。強め合う干渉が発生するとき、注入されたテストトーンのピークと共振駆動信号のピークとが加算されて頂点１０４を形成する。頂点１０４の最大振幅１０６は、増幅器の処理する容量を超え得、それによって信号クリッピング（例えば、電圧クリッピング、電流クリッピング、電力クリッピングなど）を引き起こす。弱め合う干渉が発生するとき、駆動信号波形１０３の谷１０５が形成される。谷１０５の最小振幅１０７は、雑音がピックオフセンサ信号を圧倒し、その結果低い信号対雑音比をもたらすほど小さい電圧であり得る。最小振幅１０７は、振動式メータのピックオフセンサを励起するにも低すぎ得る。こうした結果は、剛性読取り値の不確実性を増加させ、読取り値を振動式メータの検証に使用できなくする。結果として、大きすぎるまたは小さすぎるテストトーン振幅は、剛性測定の不確実性を増加させる。
【００２５】
図２は、剛性の不確実性を温度と比較するための環境試験からの試験データのグラフ２００を示す。グラフ２００は、スマートメータ検証（ＳＭＶ）実行として当該技術分野において知られている、複数の個々のスマートメータ検証試験を表すｘ軸２０１を含む。グラフ２００は、剛性の不確実性をパーセンテージで表す左軸２０２も含み、剛性の読取り値の不確実性は左軸２０２の上方に向かって増加する。右軸２０３は、変化する、摂氏度での温度の独立変数を表す。温度ライン２０５は、ＳＭＶ実行中の温度を表す。
【００２６】
各実行は一対の点を生成し、一方は菱形の点２０６であり、他方は円形の点２０７である。菱形の点２０６は右ピックオフ信号を表し、円形の点２０７は左ピックオフ信号を表す。公称温度で実行されるいくつかの公称実行２０４は、許容可能な剛性の不確実性範囲内の値を有し、一方、温度に影響された実行２０８は、許容可能な剛性の不確実性限界を超え得る値を有する。理解できるように、剛性の読取り値の不確実性は温度が上昇するにつれて増加する。これは駆動信号の信号クリッピングに起因する。グラフ２００上にプロットされた点２０６、２０７は、剛性の不確実性が、不確実性の許容可能なマージンを上回る場合またはその範囲内である場合があることを示し、その許容可能なマージンは１．５％であり得る。１．５％を超えると、剛性の読取り値はメータ検証の目的には不確実過ぎる。
【００２７】
説明として、温度が上昇するにつれて、電子デバイス内部の金属の原子構造内および付随する配線内でエントロピが増加する。エントロピが増加すると、電流に対する抵抗値が増加する。例えば、周囲温度から１８０°Ｃまで温度が変化するとき、抵抗値は２倍になり得る。抵抗値はオームの法則Ｖ＝ＩＲによって電圧と比例関係にあり、電圧は電流に抵抗値を掛けたものに等しいので、抵抗値のいかなる増加も結果として電圧の増加につながる。同じかまたは一定の電圧を維持することは、抵抗値の増加に比例した量だけ電流を減少させる。同様に、抵抗値はジュールの法則Ｐ＝Ｉ２Ｒによって電力に関係し、電力は電流の２乗に抵抗値を掛けたものに等しいので、抵抗値の増加は、振動式メータを駆動するために必要な電力を大幅に増加させる。
【００２８】
一例として図２を参照すると、点２０６、２０７および温度ライン２０５は、温度が上昇するにつれて剛性読取り値の不確実性が増加することを示している。例えば、約１８０°Ｃの温度は約４％の剛性の不確実性を生じさせる。４％の剛性の不確実性は、許容可能限度の１．５％の剛性の不確実性を超える。より高温での剛性の不確実性の読取り値の増加は、信号クリッピングに起因する。信号クリッピングによって引き起こされる剛性の不確実性を補正するためには、信号クリッピングを減少させるかまたはなくすためにトーンレベルが最適化されなければならない。
【００２９】
図３は、最適化されていないトーンレベルに起因する信号クリッピングの一例を示すグラフ３００を示す。グラフ３００は、ミリ秒での時間を表す横方向のｘ軸３０１および駆動信号の電圧を表すｙ軸３０２を含む。雑音の多い剛性の不確実性は、環境条件に対して最適ではないトーンレベルによって引き起こされる。グラフ３００は、低振幅３０４を有する駆動信号波形３０３を示す。駆動信号波形３０３の振幅３０５も示されており、これは最大振幅３０６まで増加し得る。電圧は、信号クリッピング３０７を引き起こすほど大きいものであり得る。
【００３０】
駆動信号波形３０３は、最初は低振幅３０４を有する。示されるように、振幅３０５は最大振幅３０６まで増加する。駆動信号波形３０３の振幅３０５も、駆動回路内の抵抗値が増加するにつれて増加する。電圧が増加するにつれて、振幅３０５が駆動増幅器の最大出力を超える点に到達し得、これにより信号クリッピング３０７という結果をもたらす。信号クリッピング３０７が発生するとき、滑らかな正弦波形はピークおよび谷で鮮明さを失い始める。駆動信号波形３０３のピークおよび谷はフラットになり始め、駆動信号波形３０３は方形波波形に見え始め得、方形波波形として振る舞い始め得る。
【００３１】
信号対雑音比は、デシベルで表された、雑音電力に対する信号電力の比であり得る。１対１より大きい信号対雑音比は、信号中に雑音よりも多くの信号が存在することを示す。信号対雑音比が高いほど、信号は鮮明になる。信号電力が増加されるとき、信号対雑音比もまた、信号が歪み始める点まで増加する。最大振幅３０６または最大トーンレベルは、信号クリッピング３０７が発生する直前までの点まで電力が増加した時点で発生する。最大振幅３０６または最適トーンレベルより上のいかなる点も信号クリッピング３０７をもたらす。
【００３２】
最適でないテストトーンも最適な信号対雑音比より下で発生し得る。例えば、低振幅３０４は、ピックオフを適切に励起することに失敗し得、それによって許容不可能なほど低い信号対雑音比を引き起こし得る。電圧が増加されるにつれて、または追加のトーンがテストトーンに注入されるにつれて、駆動信号波形３０３の振幅３０５は増加する。信号クリッピング３０７の前である最大振幅３０６において信号が最適な信号対雑音比を提供するとき、最適なトーンレベルが特定される。信号クリッピング３０７の振幅は、例えば、駆動増幅器の最大出力に影響する環境条件の変化に起因して変動し得る。
【００３３】
図４は、２０°Ｃと１８０°Ｃの間の振動式メータ用の駆動回路の測定された抵抗値の線形性を示すチャート４００を提示する。ｘ軸４０１は、ライン温度を摂氏度で表す。ｙ軸４０２は抵抗値をオームで表す。チャート４００は、測定されたデータ点４０３、４０４、４０５、４０６、４０７、４０８の集合体４０９をプロットする。これらのデータ点４０９は経験線４１０によって接続されている。モデル線４２０も示されており、これは駆動回路の電気回路モデルを使用して決定される。
【００３４】
経験線４１０は、線形回帰を使用して、測定されたデータ点４０３、４０４、４０５、４０６、４０７、４０８を使用して決定され得る。非線形回帰分析を含む任意の適切な回帰分析が使用され得るが、データ点がぴったり合うように線形測定がどの程度正確であるかを判断するためにＲ−２乗値が計算され得る。測定されたデータ点４０３、４０４、４０５、４０６、４０７、４０８は、駆動回路の抵抗が温度に対して線形であることを示唆している。銅線内の温度と抵抗値との間の線形関係により、経験線４１０の代わりにモデル線４２０を使用して駆動信号振幅に対する温度補償を実施することが可能である。
【００３５】
図５は、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法５００を示す。ステップ５１０において、方法５００は、駆動回路に駆動信号を供給するために駆動増幅器を使用し、駆動回路は振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む。駆動信号は、共振成分および１つまたは複数のテストトーンを含み得る。代替的な実施形態において任意の適切な温度が使用され得るが、駆動信号は、例えば−６０°Ｃなどの第１の温度で供給され得る。−６０°Ｃの温度は、振動式メータ全体またはその一部を環境チャンバ内に置くことによって達成され得る。
【００３６】
ステップ５２０において、方法は、駆動回路の第１の温度における駆動信号の第１の最大振幅を測定する。例えば、テストトーンを伴う駆動信号は、センサ、オシロスコープ、または駆動信号の振幅を観察および／または測定するために使用される他のそうしたモニタリングデバイスによって測定され得る。任意の適切な手順が使用され得るが、次いで、振幅を最大にするために、図１を参照しつつ説明されるトーン注入トーンスタッキング手順を使用して駆動信号の振幅が調整され得る。振幅は信号クリッピングの開始直前の点まで最大化され得る。次いで、駆動信号の最大振幅および第１の温度が測定され得る。１つまたは複数のテストトーンの振幅も測定され得る。
【００３７】
ステップ５３０において、方法５００は、駆動回路の第２の温度における駆動信号の第２の最大振幅を測定する。例えば、振動式メータ、またはメータアセンブリなどその一部は、温度チャンバ内に置かれ得、温度２００°Ｃに加熱され得る。次いで、駆動電圧がモニタリングされ、結果として生じる電圧信号がモニタリングされる。次いで、駆動信号の振幅は信号クリッピングが現れるまで増加される。駆動信号の振幅は、１つまたは複数のテストトーンの振幅を増加させることによって増加され得る。駆動信号および／または１つまたは複数のテストトーンの振幅は、この温度での飽和の前の最大振幅として記録または取得される。
【００３８】
ステップ５４０において、方法５００は、第１の最大振幅対温度値および第２の最大振幅対温度値に基づいて、駆動回路についての最大振幅対温度の関係を決定する。例えば、線形方程式を決定するために、第１および第２の最大振幅対温度値を使用して線形回帰が実行され得、線形方程式は最大振幅対温度の関係である。ただし、最大振幅対温度の関係は、例えばルックアップテーブルなどの任意の適切な関係であり得る。最大振幅対温度の関係は、駆動信号内の１つまたは複数のテストトーンの振幅と温度との間の関係であり得る。
【００３９】
図６は、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法６００を示す。図６に示すように、ステップ６１０において、方法６００は、駆動増幅器から駆動信号を受信するように構成された駆動回路の抵抗値対温度の関係を決定し、駆動回路は、振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む。例えば、方法６００は、メモリからプロセッサに式を読み込むことができる。式は、上述の方法５００を使用して決定され得る。
【００４０】
ステップ６２０において、方法６００は、駆動増幅器の最大出力を決定する。駆動増幅器の最大出力電力は、例えば、メモリ内の記憶された値を読み取ること、駆動増幅器から値を得ることなどによって決定され得る。駆動増幅器の最大出力は、例えば、ワット、ボルト、アンペアなどの単位であり得る。
【００４１】
ステップ６３０において、方法６００は、抵抗値対温度の関係および駆動増幅器の最大出力に基づいて駆動信号の最大振幅を決定する。例えば、最大振幅対温度の関係は、抵抗値対温度の関係および駆動増幅器の最大出力に基づいて決定され得る。追加的にまたは代替的に、駆動信号の最大振幅は、駆動回路の温度を測定することと、測定された温度および抵抗値対温度の関係に基づいて駆動回路の抵抗値を決定することと、駆動回路の決定された抵抗値および測定された温度に基づいて駆動信号の最大振幅を計算することと、を含み得る。
【００４２】
図７は、メータ検証に使用されるテストトーンの温度補償のための方法７００を示す。ステップ７１０において、方法７００は、駆動増幅器から駆動信号を受信するように構成された駆動回路の温度を測定し、駆動回路は、振動式メータのメータアセンブリ内の駆動メカニズムを含む。温度は駆動回路の任意の部分で測定され得、これは以下に、より詳細に説明される。例えば、メータアセンブリ内の温度は、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）によって測定され得る。追加的にまたは代替的に、他の温度センサが使用されてもよい。
【００４３】
ステップ７２０において、方法７００は、最大振幅対温度の関係を得る。最大振幅対温度の関係を得ることは、第１の温度での駆動信号の第１の最大振幅および第２の温度での駆動信号の第２の最大振幅に基づいて駆動回路についての最大振幅対温度の関係を決定することを含み得る。最大振幅対温度の関係は、例えば上述の方法によって決定され得、メータ電子機器内に記憶され得る。
【００４４】
ステップ７３０において、方法７００は、駆動回路の測定された温度および最大振幅対温度の関係に基づいて最大振幅を決定する。駆動回路の測定された温度、および最大振幅対温度の関係に基づいて最大振幅を決定することは、測定された温度での駆動回路の抵抗値を決定することと、測定された温度での駆動回路の決定された抵抗値に基づいて最大振幅を決定することと、を含み得る。駆動回路の測定された温度、および最大振幅対温度の関係に基づいて最大振幅を決定することは、駆動信号内の少なくとも１つのテストトーンの最大振幅を決定することを含み得る。
【００４５】
ステップ７４０において、方法７００は、駆動増幅器によって供給される駆動信号の最大振幅を、決定された最大振幅に設定する。駆動信号の最大振幅を設定することは、駆動信号内のテストトーンの最大振幅を設定することを含み得る。メータ電子機器は、１つまたは複数のテストトーンの最大振幅をメモリに記憶されている値以下になるように制限し得る。例えば、駆動信号の最大振幅を設定することは、駆動信号を駆動メカニズムに供給する、メータ電子機器内のプロセッサおよびメモリのうちの少なくとも１つに値を書き込むことを含み得、これは、図８を参照しつつ以下に、より詳細に説明される。
【００４６】
方法７００は、駆動信号がいかなる動作温度下でもクリッピングしないことを確保し、したがって最適な信号対雑音比を自動的に提供することを確保する。方法７００は、さまざまな振動式メータで実施することができるが、長さの長い９線ケーブルを使用するメータなどではあるがこれに限定されない、低オーバーヘッドで大型の駆動抵抗器を有する振動式メータに有利に最も適用可能であり得る。方法７００は、雑音を減少させ、信号対雑音比を増加させ、剛性の不確実性を不確実性限界より下に減少させるのに役立つ。
【００４７】
方法５００、６００、７００の実施は、使用されている現在のメータ内に存在する１つのメモリレジスタに加えて、コンピュータ操作可能な３つの新たなメモリレジスタがテストメータに組み込まれることを必要とし得る。２つの温度係数および２つのトーンレベル係数を含む４つの係数を収容するために合計４つのレジスタが必要とされる。補間計算を実施するために、ソフトウェアコードもメータに組み込まれ得る。
【００４８】
図８は、振動式センサシステム８００のブロック図を示す。図８に示すように、振動式センサシステム８００は、メータアセンブリ８１０とメータ電子機器８２０とを含む。メータ電子機器８２０は、メータアセンブリ８１０に通信可能に連結されている。メータアセンブリ８１０は、左右のピックオフセンサ８１７ｌ、８１７ｒと、駆動メカニズム８１８と、温度センサ８１９とを含み、それらは一組のリード線８１１を介してメータ電子機器８２０に通信可能に連結されている。メータ電子機器８２０は、リード線８１１を介して供給される駆動信号を制御する。より具体的には、メータ電子機器８２０は、メータアセンブリ８１０内の駆動メカニズム８１８へ供給される駆動信号を制御するように構成される。駆動信号は、リード線８１１を含むケーブルハーネスを含む電気回路と、図８に示される駆動抵抗器８１４ａなど、メータ電子機器８２０の一部とから構成され得る駆動回路８１４を介して供給される。さらに、センサ信号８１２がメータアセンブリ８１０によって供給される。より具体的には、示された実施形態では、センサ信号８１２が、メータアセンブリ８１０内の左右のピックオフセンサ８１７ｌ、８１７ｒによって供給される。
【００４９】
メータ電子機器８２０は、シグナルプロセッサ８２４に通信可能に連結されたプロセッサ８２２を含む。シグナルプロセッサ８２４は、メータアセンブリ８１０からセンサ信号８１２を受信してデジタル化するように構成される。シグナルプロセッサ８２４は、デジタル化されたセンサ信号をプロセッサ８２２に供給するようにも構成される。シグナルプロセッサ８２４は、駆動増幅器８２４ａにも通信可能に連結されている。駆動増幅器８２４ａは、メータアセンブリ８１０内の駆動メカニズム８１８に駆動信号を供給するように構成される。駆動増幅器８２４ａは、駆動信号を生成して駆動回路８１４を介して供給することによって導管を振動させるように構成され、駆動抵抗器８１４ａを含むものとして示されている。駆動抵抗器８１４ａは、安全規制の理由から必要とされ得る。
【００５０】
プロセッサ８２２はメモリ８２６に通信可能に連結されている。プロセッサ８２２は、ユーザインタフェース８２８にも通信可能に連結されている。任意の適切なプロセッサが採用され得るが、プロセッサ８２２はマイクロプロセッサであり得る。例えば、プロセッサ８２２は、マルチコアプロセッサ、シリアル通信ポート、周辺インタフェース（例えば、シリアル周辺インタフェース）、オンチップメモリ、Ｉ／Ｏポート、などのサブプロセッサで構成され得る。これらおよび他の実施形態では、プロセッサ８２２は、デジタル化された信号などの受信および処理された信号に対して演算を実行するように構成される。プロセッサ８２２は、位相差、メータアセンブリ８１０内の流体の特性などの情報を提供するようにも構成される。プロセッサ８２２は、メモリ８２６内の情報を受信、および／またはメモリ８２６に情報を格納するために、メモリ８２６と通信するようにも構成され得る。
【００５１】
メモリ８２６は、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、および強誘電体ランダム・アクセス・メモリ（ＦＲＡＭ（登録商標））から構成され得る。ただし、代替的な実施形態では、メモリ８２６はより多くのまたはより少ないメモリから構成され得る。追加的にまたは代替的に、メモリ８２６は、異なる種類のメモリ（例えば、揮発性、不揮発性など）から構成され得る。例えば、消去可能なプログラマブル・リード・オンリ・メモリ（ＥＰＲＯＭ）などの異なる種類の不揮発性メモリがＦＲＡＭ（登録商標）の代わりに使用され得る。
【００５２】
動作中、駆動信号の共振成分およびテストトーンは、シグナルプロセッサ８２４によって生成され、駆動増幅器８２４ａへ供給され得る。共振成分は、ピックオフセンサ８１７ｌ、８１７ｒによって供給されるピックオフ信号のフィードバックループを使用して生成され得る。駆動増幅器８２４ａは、（共振成分およびテストトーンを含む）駆動信号を増幅し得、増幅された駆動信号をメータアセンブリ８１０内の駆動メカニズム８１８に供給し得る。図８に示すように、駆動信号は、駆動抵抗器８１４ａを含む駆動回路８１４を介して供給される。
【００５３】
理解できるように、駆動回路８１４の抵抗値は、リード線８１１の駆動回路８１４部分、駆動抵抗器８１４ａ、および駆動メカニズム８１８、の抵抗値を含む。図２を参照しつつ上述したように、駆動回路８１４の抵抗値は温度変化に起因して変動する。結果として、ピックオフセンサ８１７ｌ、８１７ｒによって供給されるピックオフ信号に所望の振幅を誘導するために、駆動増幅器８２４ａは、例えば、駆動信号の電流を、上述の方法５００−７００を使用して決定および設定され得る最大振幅まで増加させ得る。
【００５４】
上述のように、方法５００、６００、７００によって決定される最大振幅は、テストトーンが図１に示される頂点１０４などの頂点を引き起こすときでも駆動メカニズム８１８へ供給される駆動信号がクリッピングされないという点で、最適な駆動振幅である。したがって、ピックオフセンサ８１７ｌ、８１７ｒによって供給されるピックオフ信号は、信号クリッピングによって引き起こされる雑音を含まないことになる。したがって、メータ検証は、メータアセンブリ８１０内の導管の剛性を正確に測定することができ、導管の剛性が変化したかどうかをより正確に判断することができる。すなわち、測定されたメータの剛性がベースラインの剛性と比較され、導管の剛性が変化したことを示す違いがあるとき、この違いは導管の剛性の実際の変化による可能性が高く、信号クリッピングの結果としての雑音に起因するものではない。
【００５５】
さらに、決定された最大駆動信号が最適であるので、ピックオフセンサ信号の信号対雑音比は最大化される。すなわち、図５を参照しつつ説明したように、方法５００は最大振幅対温度の関係を決定し、最大振幅は駆動信号のクリッピング振幅またはそれに近い振幅に対応する。その結果、駆動信号の振幅は、電圧がクリッピングされる振幅まで最大化される。これにより、ピックオフ信号が信号クリッピングによる雑音を有しないことを確保しながら、信号対雑音比を最大にする。
【００５６】
上記の実施形態の詳細な説明は、本明細書の範囲内にあると本発明者によって企図されるすべての実施形態の網羅的な説明ではない。実際、当業者は、さらなる実施形態を作り出すために、上述の実施形態のある要素がさまざまに組み合わせられ得るかまたは削除され得、そうしたさらなる実施形態は本明細書の範囲および教示の範囲内になることを認識するだろう。本明細書の範囲および教示の範囲内で追加の実施形態を作り出すために上述の実施形態の全部または一部が組み合わせられ得ることも当業者には明らかであろう。
【００５７】
したがって、本明細書では例示の目的で具体的な実施形態が説明されているが、当業者は認識するであろうように、本明細書の範囲内でさまざまな同等の修正が可能である。本明細書で提供される教示は、上述され、添付図面に示される実施形態だけでなく、メータ検証に使用されるテストトーンの他の温度補償にも適用することができる。したがって、上述の実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。
【図１】
2019537020.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019537020.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
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